數(shù)字三聯(lián)體
最近海外有人提出數(shù)字三聯(lián)體(Digital Triplet)概念,并稱數(shù)字三聯(lián)體是數(shù)字孿生體(Digital Twin)的下一階段。
數(shù)字孿生體,正在被應(yīng)用于應(yīng)對(duì)氣候變化、環(huán)保防災(zāi)、城市交通、醫(yī)療健康、制造建造,乃至石油天然氣開發(fā)眾多領(lǐng)域。預(yù)計(jì)全球數(shù)字孿生體市場(chǎng)在 2022 - 2026 年期間內(nèi)以33.28%的復(fù)合年增長率增長。未來幾乎所有制造產(chǎn)品,甚至于每個(gè)人,都可以擁有自己的數(shù)字孿生體(見上一篇博文)。
為什么需要數(shù)字三聯(lián)體?
經(jīng)濟(jì)學(xué)基本生產(chǎn)公式是:
Q = f(K,L)
Q = 產(chǎn)出(商品或服務(wù)的數(shù)量);f 是函數(shù)的簡寫;K = 設(shè)備;L = 操作人員。也就是說,產(chǎn)出可以歸結(jié)為兩個(gè)關(guān)鍵要素:設(shè)備K和操作人員L。
這兩個(gè)關(guān)鍵要素的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,已經(jīng)進(jìn)行了幾十年。公式中設(shè)備方面的演變,導(dǎo)致了發(fā)展“數(shù)字孿生體”概念。到目前為止,業(yè)界更加專注于自動(dòng)化設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和分析。其實(shí),操作人員方面對(duì)于提高安全性、可靠性和效率同樣重要。例如,僅在2014年,石油和天然氣行業(yè)就有18人死亡,1600人重傷(世界經(jīng)濟(jì)論壇,2017年)??紤]到這一點(diǎn),世界經(jīng)濟(jì)論壇等組織認(rèn)為工作人員聯(lián)網(wǎng),有可能提高該行業(yè)的效率和安全性(而且不僅限于石油和天然氣行業(yè))。數(shù)字三聯(lián)體的概念是在這樣背景下出現(xiàn)的。
什么是數(shù)字三聯(lián)體?
數(shù)字孿生體由物理世界和網(wǎng)絡(luò)虛擬世界組成(圖1),通過添加人類智力活動(dòng)層,增強(qiáng)數(shù)字孿生技術(shù),導(dǎo)致了被稱為數(shù)字三聯(lián)體的概念的出現(xiàn)。也就是說,數(shù)字三聯(lián)體是由物理世界、網(wǎng)絡(luò)虛擬世界和人類智力活動(dòng)世界組成(圖2)。
圖1 數(shù)字孿生體示意圖
圖2 數(shù)字三聯(lián)體示意圖
數(shù)字三聯(lián)體作為數(shù)字孿生體的的延伸,將這三個(gè)世界整合在一起,在設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)、再制造和資源循環(huán)等整個(gè)產(chǎn)品生命周期里,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化制造系統(tǒng)工程活動(dòng)的集成支持。
物理工廠的數(shù)字孿生體是“物理工廠的虛擬模型”,由3D工程模型、自動(dòng)化系統(tǒng)、資產(chǎn)監(jiān)控和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字制品,構(gòu)成了一個(gè)高度連接的數(shù)字框架,支持工廠高效可靠的建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)行。物理工廠的數(shù)字三聯(lián)體人類知識(shí)數(shù)字表示,則包括程序、清單、設(shè)備信息、模擬培訓(xùn)、講解視頻、電子學(xué)習(xí)模塊、培訓(xùn)計(jì)劃、電子書、常見問題解答、測(cè)試和技能評(píng)估等等,通過人類智力,從數(shù)據(jù)中創(chuàng)造價(jià)值。
數(shù)字三聯(lián)體有什么好處?
在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中,數(shù)字三聯(lián)和數(shù)字孿生同樣重要。生產(chǎn)任何東西的經(jīng)濟(jì)模式,都需要將物質(zhì)資產(chǎn)(廠房、原材料和設(shè)備)與人類智力結(jié)合。數(shù)字三聯(lián)體作為生產(chǎn)公式中人類智力方面的數(shù)字表示,有利于提高人工工作的標(biāo)準(zhǔn)化和有效性,有利于提高生產(chǎn)的安全性、可靠性和效率。

數(shù)字三聯(lián)體的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以將生命周期的一個(gè)階段的數(shù)據(jù)、信息和知識(shí),轉(zhuǎn)移到生命周期的其它階段,以增加價(jià)值,例如,從使用階段到設(shè)計(jì),從制造到設(shè)計(jì),從使用到維護(hù)。
通過數(shù)字三聯(lián)體,可以真正將產(chǎn)品、它的數(shù)字副本及其實(shí)際操作,作為三個(gè)獨(dú)立的東西,進(jìn)行分析和跟蹤。制造商可以記錄和跟蹤產(chǎn)品在實(shí)際操作中的表現(xiàn),預(yù)測(cè)產(chǎn)品壽命、維護(hù)周期和實(shí)際性能,衡量不同固件、軟件更新和版本對(duì)部件性能的影響,推動(dòng)持續(xù)改進(jìn)。
展望未來,數(shù)字三聯(lián)體以人類和機(jī)器可讀的語言提供內(nèi)容。這意味著數(shù)字三聯(lián)體能夠在運(yùn)營中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。更進(jìn)一步,數(shù)字三聯(lián)體與模擬技術(shù)結(jié)合使用,提供特定場(chǎng)景的操作模擬,有益于人員培訓(xùn)。
小結(jié)
在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中,數(shù)字三聯(lián)和數(shù)字孿生同樣重要。數(shù)字孿生體在過去十多年間,其理論和技術(shù)已經(jīng)成熟,并有許多成功案例,論著頗多,而數(shù)字三聯(lián)體,則只有初步的概念,文章罕見。
轉(zhuǎn)載來源:王宏琳科學(xué)網(wǎng)博客













